廢石膏

高強(qiáng)度石膏，亦稱α型半水石膏，它是由二水石膏加熱脫除四分之三結(jié)晶水之后，形成的一類具有膠凝性能的石膏粉體材料，它可以廣泛用于建筑、建材、輕工、化工、機(jī)械、陶瓷等許多領(lǐng)域。

根據(jù)目前的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC-T2038-2010和QB1639-92，高強(qiáng)度石膏是指2h濕抗折強(qiáng)度達(dá)到3.5Mpa以上，烘干抗壓強(qiáng)度達(dá)到25Mpa以上，凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度、稠度等技術(shù)指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)或使用要求的石膏膠凝材料。

高強(qiáng)度石膏，是一大類各項(xiàng)性能全面優(yōu)于水泥的革命性新材料，其抗壓強(qiáng)度可以比水泥高1倍，抗折強(qiáng)度高出數(shù)倍，并且生產(chǎn)過程不產(chǎn)生化學(xué)分解，沒有氣體污染，加工溫度僅僅需要一百多度，比水泥節(jié)能5倍以上。

國(guó)家迫切需要高強(qiáng)度石膏生產(chǎn)新技術(shù)

我國(guó)天然石膏礦產(chǎn)資源居世界第一位，但石膏在中國(guó)并沒有得到很好的開發(fā)和利用。

多年來，磷石膏一直是我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)石膏中數(shù)量最大的工業(yè)廢棄物，2014年至2016年，中國(guó)磷石膏年產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定在7000~8000萬噸。近年來，消煙脫硫石膏的年產(chǎn)量雖然超過了磷石膏，但應(yīng)用量比磷石膏大得多，磷石膏仍是中國(guó)拋渣量和歷史堆存量最高的工業(yè)副產(chǎn)石膏污染物，在中國(guó)乃至世界都高居第一位。嚴(yán)重的污染環(huán)境、浪費(fèi)資源，已經(jīng)形成一大社會(huì)公害，急需大規(guī)模、快速治理。

目前，我國(guó)各地的磷石膏廢渣堆積如山，已經(jīng)造成嚴(yán)重的社會(huì)問題，特別需要化害為利、變廢為寶的新技術(shù)，特別需要無害化、高升值的新技術(shù)。

干法高強(qiáng)度石膏生產(chǎn)新工藝、新裝備，就是磷化工行業(yè)處理磷石膏迫切需要的新技術(shù)。

現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)不能滿足行業(yè)發(fā)展需要

磷石膏并不能采用現(xiàn)有技術(shù)大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的“汽相法”高強(qiáng)度石膏生產(chǎn)工藝，只能使用塊狀的天然石膏為原料，而不能使用工業(yè)副產(chǎn)石膏。曾有人試圖將粉狀的工業(yè)副產(chǎn)石膏成塊后，再采用汽相法生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏，無數(shù)試驗(yàn)證明：效果很差，難以成功。這是因?yàn)槌尚秃蟮氖鄩K傳熱、傳質(zhì)效果與天然石膏截然不同的緣故。

目前，國(guó)內(nèi)高強(qiáng)度石膏的生產(chǎn)技術(shù)，仍以上世紀(jì)早期前蘇聯(lián)的汽相法生產(chǎn)工藝為主。所謂汽相法生產(chǎn)工藝，類似蒸饅頭的做法，它是采用蒸汽直接蒸養(yǎng)天然石膏塊狀礦石，實(shí)現(xiàn)石膏晶形轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)工藝形式。

大部分汽相法生產(chǎn)企業(yè)，待轉(zhuǎn)晶、干燥完成后，經(jīng)過二次破碎、磨粉、配粉、包裝等工序，檢測(cè)合格后，作為商品出售，其產(chǎn)品強(qiáng)度較低，且制造過程能耗高；還有相當(dāng)一部分企業(yè)，采用轉(zhuǎn)晶后晾曬，回水，再破碎、磨粉、炒粉、陳化的工序，強(qiáng)度更低，能耗更高。

傳統(tǒng)汽相法立式釜生產(chǎn)工藝熱損失大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，半手工作業(yè)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，工藝缺陷突出。雖然歷經(jīng)許多專業(yè)人士和企業(yè)職工的改進(jìn)，都不能從根本上解決難題，其諸多先天性的工藝缺陷，主要有以下幾個(gè)方面：

生產(chǎn)原料只能使用大塊天然石膏

汽相法生產(chǎn)原料，只能使用天然、塊狀石膏，無法利用天然石膏粉渣料和工業(yè)副產(chǎn)石膏作生產(chǎn)原料。蒸養(yǎng)塊礦有三個(gè)方面的問題：

一是，由于礦石塊度大，而石膏是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)很低，傳熱、傳質(zhì)都很慢，轉(zhuǎn)晶和干燥的周期很長(zhǎng)，一般需要20~24小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，才能完成要求的轉(zhuǎn)化過程，生產(chǎn)效率很低；

二是，汽相法生產(chǎn)無法利用篩下的粉渣料，而機(jī)械破碎石膏的粉渣料比例大，優(yōu)質(zhì)石膏利用率低，企業(yè)為降低原料成本，大都改用人力破碎，勞動(dòng)強(qiáng)度大；

三是，F(xiàn)GD石膏、磷石膏等工業(yè)副產(chǎn)石膏，以及石膏制品等資源回收利用的石膏，都無法用作生產(chǎn)原料。不能滿足大量消耗工業(yè)副產(chǎn)石膏的客觀需要。

生產(chǎn)效率低、能力小

汽相法生產(chǎn)工藝，效率低、規(guī)模小，一般5個(gè)立式釜只有年產(chǎn)1萬噸的規(guī)模。

生產(chǎn)成本費(fèi)用高、效益差

生產(chǎn)能力低，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)成本高，噸能力投資較大，不利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

必須配備蒸汽鍋爐，程序復(fù)雜

無論立式蒸壓釜，還是臥式蒸壓釜生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏，都要大量消耗蒸汽，必需配備蒸汽鍋爐和水處理設(shè)備。

干法工藝是生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏最理想的新技術(shù)

眾所周知，高強(qiáng)度石膏的生產(chǎn)工藝有：汽相法、液相法、干法，近來還有人提出了：半干法、鹽溶液法等，盡管各種生產(chǎn)工藝都有存在的理由，但綜合評(píng)價(jià)工藝技術(shù)的優(yōu)劣，還是有一些約定俗成的標(biāo)準(zhǔn)和原則，即生產(chǎn)工藝的基本要求，以及與之相關(guān)的科學(xué)性、合理性、節(jié)約性等評(píng)價(jià)指標(biāo)。

高強(qiáng)度石膏是二水石膏部分脫水生成的半水石膏，脫水、除雜就是生產(chǎn)工藝的最基本要求，是生產(chǎn)作業(yè)的正向能量。但是，傳統(tǒng)汽相法、液相法，以及新提出的半干法、鹽溶液法等，都是反其道而行之，在生產(chǎn)過程中，一次性或不斷地向原料中大量加入水、蒸汽、化工原料或其它雜質(zhì)(或稱為介質(zhì)、媒晶劑、晶種等等)，在浪費(fèi)大量時(shí)間和資源之后，最終，還要把加入的介質(zhì)和添加物清除出去，浪費(fèi)了材料、能源，加大了生產(chǎn)成本，因此說，上述工藝的逆向因素太多，客觀上存在不科學(xué)的成分。

目前，汽相法、液相法、半干法、鹽溶液法等各工藝，最成熟的也沒有超過3萬噸/年的生產(chǎn)能力和裝備，難以滿足大工業(yè)生產(chǎn)的需要。

有沒有不需要加入水、蒸汽、化工原料或其它雜質(zhì)，就可以生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏的工藝技術(shù)呢？有沒有可以大規(guī)模生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏的新技術(shù)呢？干法高強(qiáng)度石膏生產(chǎn)的新工藝完全可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

干法生產(chǎn)工藝可以使用各種石膏為原料，依靠石膏自身的水分(包括結(jié)晶水和附著水)，實(shí)現(xiàn)自蒸養(yǎng)，完成轉(zhuǎn)晶。它與汽相法、液相法最大的不同是不需要外加蒸汽和水分，因此，排除水分的能耗最低、效率高，生產(chǎn)成本低，被視為高強(qiáng)度石膏生產(chǎn)的理想境界。

干法生產(chǎn)工藝使用天然石膏粉渣料或工業(yè)副產(chǎn)石膏為原料，定量裝入密閉的蒸壓釜容器后，在釜體的運(yùn)動(dòng)中，蒸壓釜依靠外加的熱量和科學(xué)的正規(guī)循環(huán)作業(yè)制度，即可將石膏自身攜帶的大部分水分轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽，實(shí)現(xiàn)石膏自身晶型的轉(zhuǎn)化，生成α型半水高強(qiáng)度石膏。

由于石膏入釜的粒徑較小，經(jīng)過短時(shí)間的蒸養(yǎng)，即可快速完成晶體轉(zhuǎn)化過程，而不需要很長(zhǎng)的時(shí)間，轉(zhuǎn)晶完成后，水蒸汽按照設(shè)計(jì)路線排入其它容器，以回收熱量和水分，重復(fù)利用。釜內(nèi)石膏再采用多種措施快速干燥，然后出料、冷卻，磨粉，再經(jīng)均化、陳化處理后，經(jīng)檢驗(yàn)合格，即可包裝銷售。

干法高強(qiáng)度石膏生產(chǎn)技術(shù)，主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下8個(gè)方面：

(1)工藝簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)晶、干燥一次性完成，磨粉后即為產(chǎn)品。

(2)原料來源廣泛，可以使用磷石膏，也可以使用脫硫石膏等其它工業(yè)副產(chǎn)石膏，也可以使用陶瓷廢模、或其它石膏，當(dāng)然也可以使用天然石膏。

(3)不外加蒸汽、不外加水分，可以不添加任何化學(xué)轉(zhuǎn)晶劑、活性劑、分散劑、晶種等化工材料，就能生產(chǎn)α50以下的高強(qiáng)度石膏，生產(chǎn)成本低，有害成分少。

(4)生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，一般僅需要4~6小時(shí)，而傳統(tǒng)工藝卻要20~24小時(shí)，效率提高6~4倍。

(5)熱利用率高，能耗低于建筑石膏，可以不用鍋爐，投資節(jié)省。

(6)質(zhì)量易控，產(chǎn)品可以千變?nèi)f化，市場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，用途廣泛。

(7)機(jī)械化作業(yè)，自動(dòng)化程度高、用工量少。

(8)環(huán)保性能好，工廠無廢渣、廢水外排，全廠潔凈化生產(chǎn)。

干法工藝過程十分簡(jiǎn)單、緊湊，生產(chǎn)各環(huán)節(jié)全部為機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度低、用工量少，產(chǎn)品穩(wěn)定、可靠；但產(chǎn)品質(zhì)量可以自由的控制在α30~α50之間；較好的原料，也可以達(dá)到α60以上，完全滿足a型高強(qiáng)石膏標(biāo)準(zhǔn)JC/T2038-2010，和陶瓷模用石膏標(biāo)準(zhǔn)QB1639-92的技術(shù)要求。

特別值得稱道的是：在干法生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏的過程中，可以根據(jù)不同廠家的具體要求，在生產(chǎn)過程中自由的調(diào)整石膏制品的技術(shù)指標(biāo)，而不需要再經(jīng)過后續(xù)調(diào)配過程，也不需要化學(xué)添加劑，是目前生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏投資最省、成本最低、質(zhì)量最容易控制的新工藝。

應(yīng)該說明的是，工業(yè)副產(chǎn)石膏大都存在雜質(zhì)超標(biāo)的問題，為此，工業(yè)副產(chǎn)石膏原料應(yīng)該先行無害化處理，使之達(dá)到潔凈化產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，目前潔凈化處理工業(yè)副產(chǎn)石膏的技術(shù)已經(jīng)成熟，可以規(guī)?；瘜?shí)施工業(yè)生產(chǎn)，干法生產(chǎn)高強(qiáng)度石膏技術(shù)與原料的潔凈化處理技術(shù)相結(jié)合，就可以徹底解決工業(yè)副產(chǎn)石膏污染的社會(huì)難題，真正實(shí)現(xiàn)化害為利、變廢為寶的愿望。

現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)配置的干法高強(qiáng)度石膏生產(chǎn)線，已經(jīng)系列化完成了GG/K型(天然石膏礦石)/F型(工業(yè)副產(chǎn)石膏)10萬噸/年、20萬噸/年、30萬噸/年六種規(guī)格的成套設(shè)備；年產(chǎn)50萬噸以上更大規(guī)模的成套裝備已經(jīng)完成設(shè)計(jì)，將陸續(xù)投放市場(chǎng)。

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